DE2050578C3 - Datenverarbeitungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Datenverarbeitungssystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der Entwicklung der modernen Rechentechnik zeichnen sich immer mehr zwei prinzipielle Wege ab, die in der Zukunft für den Aufbau von Datenverarbeitungssystemen maßgebend sein dürften. Das eine Prinzip besteht darin, daß alle im Datenverarbeitungssysiem verwendeten Einheiten, wie die Speichereinheit, die zentrale Recheneinheit, die Steuereinheiten, die Kanüle usw. aus monolithischen Halbleiterschaltkreisen aufgebaut sind, die einen hohen Integrationsfaktor aufweisen. Bei derartigen Rechensystemen versucht man vor allem, alle verschiedenen Einheiten in gleicher Halbleitertechnologie herzustellen, damit der Herstellungsprozeß für ein gemeinsam verwendbares Modul möglich und damit billig wird. Ein derartiges Datenverarbeitungssystem ist z.B. in der AT-PS 2 55 801 beschrieben. Danach steht eine solche Datenverarbeitungsanlage unter Steuerung eines Programms von Makrobefehlen, wobei ein Makrobefehl die Makrooperationen, wie z. B. addieren, subtrahieren oder vergleichen mittels eines Teils des Befehls definiert, der Operationscode genannt wird. Jeder Makrobefehl kann in Mikrobefehle unterteilt werden, von denen viele verschiedenen Makrobefehlen gemeinsam sind. Die Mehrzweckdatenverarbeitungsanlagen weisen eine Steuerschaltung für Mikrooperationen auf, wobei jede Mikrooperation unter Steuerung eines Mikrobefehls steht, der, wenn er decodkrt ist, die notwendigen Schalt- und Torsignale für die Datenverarbeitungsanlage zur Ausführung der Mikrooperation zur Verfügung stellt. Diese Mikroprogrammfolgen sind dabei in einem Halbleiterspeicher mit schnellem Zugriff gespeichert. Bereiche des Mikrobefehlsregisters sind mit dem den Hauptspeicher zugeordneten Decoder verbunden, wei-

tere Bereiche des Mikrobefehlsregisters sind mit einem zusätzlichen Decoder verbunden und außerdem mit dem Operationscodebereich des Makrobefehlsregisters, wobei in beiden genannten Decodieren! Steuersignale gebildet werden, die die Adresse des nächsten

JO Mikrobefehls über zugeordnete logische UND-HaIbleiterschaltkreise bestimmen.

Der andere prinzipielle Weg besteht darin, Datenverarbeitungssysteme mit optischen Mitteln aufzubauen. So hat sich in der letzten Zeit vor allem zur Speicherung

J5 von Daten und Befehlen die Anwendung der Holographie als nützlich erwiesen. Mit Hilfe der Holographie ist es besonders möglich, sehr hohe Speicherkapazitäten und Speicherdichten bei kleinen Zugriffszeiten zu erreichen. Derartige holographische Speicher zur Speicherung von Daten und Befehlen sind z. B. im IBM-TDB Vol. 8, Nr. 11, April 1966, S. 1581 bis 1583 und in der US-PS 35 42 448 beschrieben. Ganze Datenverarbeitungssysteme nur aus optischen Mitteln aufzubauen, scheint jedoch sowohl wegen der Schwierigkeit der Herstellung als auch wegen nicht ausreichender Schnelligkeit der Operationen innerhalb eines solchen

Datenverarbeitungssystems praktisch nicht realisierbar.

Beiden prinzipiellen Methoden haftet der Nachteil an,

daß trotz unbestreitbarer Vorteile der einen oder der

w anderen Lösung ein hochintegriertes sehr schnelles System, das sich außerdem weitgehend mit erprobten Technologien herstellen läßt, nicht geschaffen werden kann, da z. B. die Vorteile der holographischen Speicherung von Informationen dadurch eingeschränkt

werden, daß zur Auswertung der ausgelesenen Informationen normale integrierte Schaltkreise und Anpassungsschaltkreise verwendet werden müssen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes Datenverarbeitungssystem mit einer sehr dichten Anordnung der integrierten Halbleiterschaltkreise zu schaffen, bei dem auch alle Vorteile der holographischen Speicherung von Informationen mit ausgenutzt werden sollen.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht im Kennzei-

h^r> chen des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösung bestehen in den Kennzeichen der Ansprüche 2 bis 6.

Durch diese Lösung werden erstmals die Vorteile der

integrierten Halbleitertechnik und die Vorteile der holographischen Speicherung von Informationen in sinem Datenverarbeitungssystem direkt miteinander kombiniert, indem die durch die Hologramme erzeugten Lichtstrahlen direkt auf lichtempfindliche Schaltungs-Einheiten, die in den Ausgangsleitungen der integrierten Halbleiterschaltkreise liegen, direkt steuernd einwirken. Dadurch wird zum einen die Möglichkeit gegeben, die Herstellungsprozesse für integrierte Halbleiterschaltkreise, die sehr wirtschaftlich sind, für ein Datenverarbeitungssystem zu verwenden und zum anderen wird durch die direkte Einwirkung der Lichtstrahlen, die praktisch den bisherigen Steuerworten oder Mikrobefehlen entsprechen, auf die integrierten Halbleierschaltkreise eine sehr schnelle Operationsfolge möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Geamtansicht der Anordnung des Datenverarbeitungssystems,

F i g. 2 eine genaue Darstellung eines St -juermoduls, welches steuerbare Schaltungen und lichtempfindliche Einheiten enthält, welche auf Lichtmuster durch Einschalten der steuerbaren Schaltungen ansprechen,

Fig.3—6 genaue Schaltungsanordnungen für UND-Glieder, ODER-Glieder, Treiberschaltungen und Trigger,

Fig.7 einen Lageplan, der die Spalten- und Zonenstellen der verschiedenen steuerbaren Einheiten des in F i g. 2 gezeigten Steuermoduls wiedergibt, und

Fig.8—14 verschiedene Lichtmuster, die auf das in F i g. 2 gezeigte Steuermodul auftreffen und eine Additionsinstruktion durchführen, wobei jedes Muster ein Steuerwort darstellt

Ein Prinzipschaltbild eines herkömmlichen Digitalrechners mit Programmsteuerung, die durch holographische Muster erfolgt, ist in F i g. 1 gezeigt. Eine derartige Anordnung umfaßt u. a. einen Speicher 1 mit zugehörigen Abfrageverstärkern 2, Sperren 3, Decodierer 4, Speicheradreßregister 5 und 5a, ein Instruktionsadreßregister 6 und eine Steuerkonsole 7. Alle Einheiten sind so miteinander verbunden, daß Daten und Adreßinformationen in den Speicher 1 und aus diesem heraus auf bekannte Art übertragen werden können. Der Rechner umfaßt weiter eine arithmetische und logische Einheit ALU, welche die Datenregister A, B, und Z durch die Datenleitungen 8, 9 und 10 entsprechend miteinander verbindet. Alle arithmetischen und logischen Funktionen der ALU werden unter Steuerung eines OP-Coderegisters 11 eingeleitet und der Ablauf einer gewählten Operation wird durch Mikroprogramm-Adreßregister 12 und 13 überwacht. Alle Operationen werden durch den Takt 14 synchronisiert. Bei dieser Anordnung werden das Programm- und die Operationsreihenfolge für einen gewählton Operationscode dadurch gesteuert, daß man Impedanzen in bestimmten logischen Schaltungen mit Hilfe von eindeutigen Mustern von Lichtstrahlungen steuert. (Ein Schema der auf diese Weise eingeschalteten Schaltungen ist in F i g. 2 gezeigt.)

Die verschiedenen Lichtmuster werden aus Hologrammen erzeugt, welche eine Hologrammgruppe 20 bilden, die z. B. 64-64 Reihen groß ist und 4096 verschiedene aber jeweils eindeutige Lichtmuster liefert, mit welchen ausgewählte Verknüpfungsschaltun- es gen im Modul so betätigt werden können, daß sie einen gewünschten Mikrobefehlsschritt ausführen. Eine vorgegebene Anzahl derartiger Schritte oder Mikroprogramme wird bei der Ausführung eines gewünschten Operationscodes benutzt, der durch eine Instruktion vorgeschrieben ist, die im Operationsregister 11 des Rechners steht. Jedes Mikroprogramm wird durch eine eindeutige Orientierung eines kohärenten Lichtstrahles 21a selektiert, der von einem Abtastlaser 21 ausgeht, welcher durch einen über eine Leitung 23 an das Mikroprogramm-Adreßregister 12 angeschlossenen Decodierer 22 gesteuert wird. Jede durch dieses Register ausgegebene Adresse wird auf den Decodierer 22 geleitet, der die Adreßdaten in Signale umwandelt, mit denen der Abtastlaser so gesteuert wird, daß er eine räumlich eindeutige Orientierung für den Strahl 21a liefert Somit wird jedes Hologramm in der holographischen Gruppe durch eine eindeutige Orientierung des Strahles 21a beleuchtet und gibt dann sein eindeutiges Muster von Lichtstrahlen ab, die auf entsprechende Einschalteinrichtungen fallen, weiche einen Teil der logischen Schaltungen im Modul bilden.

Jedes auf diese Weise gewählte Hologramm liefert eine eindeutige Steuerung zur Ausführung eines bestimmten Mikroprogrammschrittes, die als »Steuerwort« definiert werden kann.

Beim allgemeinen Rechnerbetrieb wird eine Folge von Instruktionen und zu verarbeitenden Daten in den Speicher 1 auf herkömmliche Weise eingegeben. Von der Konsole 7 wird die Adresse der ersten Instruktion in das Speichtradreßregister gegeben und dadurch die erste Instruktion in das Operationsregister U und die Daten in das Datenadreßregister 5a geleitet. Die Adresse im Datenadreßregister 5a selektiert das erste auf das Α-Register des Datenflusses übertragene Datenbyte. Der Operationscode im Operationsregister 11 wird auf das Mikroprogramm-Operations-Adreßregister 12 übertragen und in entsprechende analoge Signale übersetzt, die dann ein Hologrammuster auf der ersten Datenflußebene abbilden, um die Ausführung einer bestimmten Funktion zu ermöglichen. Als Teil des Musters des Steuerwortes ist die Adresse des nächsten Hologramms gegeben. Dieses nächste Hologramm enthält wiederum die Adresse des dann folgenden Hologramms, und auf diese Weise werden die Steuerwörter miteinander verkettet und die durch die Instruktion angegebene Operation erzielt. Das letzte Hologramm in einer Operationsfoige adressiert das Befehlsadreßregister 6 im System, welches durch geeignete Mittel die Adresse vorgeschaltet, um die nächste Instruktion vom Speicher auszuwählen. Die Operation wird durch eine Stoppadresse in einer entsprechenden Instruktion beendet.

Das in F i g. 2 gezeigte Steuermodul enthält die ALU, welche alle arithmetischen und logischen Funktionen des Rechners ausführt. Eingänge zur /ILCerfolgen über die Datenleitungen 8 und 9 auf die Register A und B, die ihrerseits wieder mit den Speicher-Abfrageverstärkern verbunden sind. Die allgemeinen Register 1, 2, 3 zum Speichern von Konstanten sind zwischen dem ß-Register und der Datenleitung 9 angeordnet. Die Ausgänge vom Speicher 1 laufen über die Abfrageverstärker und Leitungen zu den Registern A und B. Instruktionen von Speicher 1 werden auf das Operationsregister 11 und das Datenadreßregister 5a geleitet. Das Z-Register steht mit dem Speicher 1 über eine Sperreinrichtung in Verbindung und ist über Leitungen 10 mit einem Adoierer-Ausgangsregister 15 und den Kanalregistern 1,2 und 3 verbunden.

Eine genaue Untersuchung des Steuermoduls zeigt, daß jeder Schaltkreis vier verschiedene Schaltungskon-

figurationen enthält, die mit ODT bezeichnet sind und jeweils ein UND-Glied, ein ODER-Glied, einen Treiber und eine Triggerschaltung darstellen. Der Aufbau dieser vier Schaltungen ist in den F i g. 3 bis b dargeteilt. Der in Fig.3 z.B. gezeigte Aufbau des UND-Gliedes ist allgemein bekannt und umfaßt die parallel angeordneten Dioden 30, die mit den Eingangsklemmen 30a und der Leitung 31 und diese wiederum mit einer positiven Spannungsquelle über einen Widerstand 32 und mit einer Erdklemme über einen Widerstand 33 verbunden κι sind, wobei die Leitung 31 in eine Ausgangsklemme 34 mündet. In die Leitung 31 ist eine lichtempfindliche Schaltungseinheit 35 gelegt, die in dem Schaltungsweg eine hohe Impedanz bildet, wenn kein Licht auftrifft. Unter diesen Bedingungen erscheint kein Signal an der Ausgangsklemme 34, wenn außerdem angenommen wird, daß Einganssignale an den Eingangsklemmen 3Oj anliegen. Wenn andererseits ein Lichtstrahl auf die Einheit 35 fällt, bildet sie nur eine niedrige Impedanz, und es wird an der Ausgangsklemme 34 ein Ausgangssignal abgegeben, vorausgesetzt, daß alle Dateneingangssignale an den Eingangsklemmen 30a vorhanden sind. Durch diese Anordnung wird das UND-Glied durch eine auf die lichtempfindliche Schaltungseinheit 35 fallenden Lichtstrahl eingeschaltet, und diese liefert zusammen mit der durch den auftreffenden Lichtstrahl gegebenen Steuerung eine Einschalt-Steuermöglichkeit für jeden Steuerpunkt des in F i g. 2 gezeigten Moduls.

Das in F i g. 4 gezeigte ODER-Glied wird genauso gesteuert wie das oben beschriebene UND-Glied. Das «1 auf herkömmlicher Art aufgebaute ODER-Glied umfaßt parallel zueinaner angeordnete Dioden 40 mit Fingangsklemmen 40a. Die Dioden sind an eine gemeinsame Leitung 41 angeschlossen, die in eine Ausgangsklemme 44 mündet. Über die Widerstände 42 und 44 ist die 1» Schaltung an Erde angeschlossen. In die gemeinsame Leitung 41 ist eine lichtempfindliche Schaltungs-Einheit 45 zur Betätigung der Schaltung gelegt. Wird diese einem Lichtstrahl ausgesetzt sinkt die Impedanz des Schaltweges, und sie steigt wieder an, wenn der -»" Lichtstrahl weggenommen wird. Wenn also einer oder alle Eingänge 40a durch entsprechende Datensignale erregt werden, hefen die Ausgangsklemme 44 ein Ausgangssignal nur. wenn die Schaltung über die lichtempfindliche Schaltungseinheit 45 durch einen auftreffenden Lichtstrahl eingeschaltet wird. Auf der anderen Seite wird kein Signal an der Ausgangsklemme abgegeben, wenn der auftreffende Lichtstrahl von der Einheit 45 weggenommen wird.

Der in F i g. 5 gezeigte Teiber umfaßt Eingangs- und Ausgangsanschlüsse 50 bzw. 54. zwischen die eine 'lichtempfindliche Schaitungseinheit 51 und ein Transistor 53 geleg; sind, die über die Widerstände 52 und 54 mit Erde verbunden sind. An dem Kollektor des Transistors 53 ist eine positive Spannungsquelle angeschlossen. Wenn Datensignale auf die Eingangsklemme 50 gegeben werden, erscheint ein entsprechendes Ausgangssignal an der Ausgangsklemme 54 nur. wenn Licht auf die lichtempfindliche Einheit 51 fällt

Der in F i g. 6 gezeigte Trigger besteht im wesentlichen aus zwei Transistoren 60 und 65, die in einer Schaltung 62 zusammengefaßt sind, der weiterhin unter anderem lichtempfindliche Einstell- und Rückstellvorrichtungen 63 bzw. 69 enthält. Werden diese Einrichtungen einem Lichtstrahl ausgesetzt so schalten sie den Trigger ein oder setzen ihn in die Ausgangsstellung zurück. Die Schaltungsanordnung 62 ist mit einer Leitung 64 verbunden, die einerseits mit der Ausgangsklemme 68 und andererseits über den Widerstand 67 mit Erde verbunden ist. In die Leitung 64 ist eine lichtempfindliche Einschaltsteuerung 66 gelegt. Um den Trigger für den Betrieb vorzubereiten, wird die Rückstellsteuerung 63 durch einen Lichtstrahl so betätigt, daß der Trigger in seine Anfangsstellung gesetzt wird. Anschließend werden Eingangssignale auf die Eingangsklemmen 60a zum Setzen des Triggers in eine gewünschte Stellung gegeben, dabei ist jedoch vorausgesetzt, daß die lichtempfindliche F.inschalteinheit 66 durch einen Lichtstrahl getroffen wird, da der Trigger sonst keine Ausgangssignale liefern kann.

Eine Kombination dieser Steuereinheiten arbeitel mit einem Treiber, einem UND-Glied, einem Trigger sowie einem ODER-Glied und ist im Mikroprogramm-Adreßregister 12, dem Speicher-Adreßregister 5, dem A L U-Ausgangsregister und dem Z-Register gezeigt. Eine zweite Kombination aus UND-Gliedern ODER-Gliedern und Triggern ist im Befehls-Adreßregister 6 und im Operationsregister 11 gezeigt. Eine dritte mit UND-Gliedern und Triggern arbeitende Kombination ist im Mikroprogramm-Adreßregister 12 für die nächste Operation gezeigt. Eine vierte Kombination aus UND-Glied. Trigger sowie Treibern wird verwendet in den Registern A und Ä im Kanalregister CHI, CH2 und Cf/3 und in den allgemeinen Registern GR 1, GR 2 und GR 3. Eine fünfte Kombination aus UND-Glied, Trigger und UND-Glied ist in dem Datenadreßregister 5a dargestellt.

Die Anordnung in F i g. 7 zeigt wie die verschiedenen Bauteile im Steuermodul relativ zu einer aus Spalten und Zonen gebildeten Koordinatenanordnung orientiert sind, um die Überlagerung der verschiedenen Steuerworimuster gemäß Darstellung in den F i g. 8 bis 14 zu ermöglichen, wobei die Koordinaten entsprechend bezeichnet sind. Durch diese Anordnung wird klar, welche Bauteile im Modul durch entsprechend ausgelegte Lichtmuster geschaltet werden.

Um die Arbeitsweise der Erfindung zu zeigen, wird eine Additionsinstruktion durch eine Folge von Mikroprogrammen verarbeitet von denen die ersten Mikroprogramme als vorbereitete Schritte für die dann folgenden Mikroprogrammschritte benutzt werden, die die Additionsoperation ausführen sollen.

Das System wird durch einen Löschimpuls betriebsbereit gemacht, der alle Trigger im Datenflußmodul dadurch löscht daß er einen Lichtstrahl auf alle lichtempfindlichen Trigger-Rückstelleinheiten leitet. Das Steuermuster für diese Rückstell- oder Löschfunktion ist in F i g. 8 gezeigt. Wenn dieses Steuermuster auf das Steuermodul der F i g. 2 projiziert wird, trifft ein Lichtpunkt auf jede entsprechende Trigger-Rückstelleinheit. Das Hologramm, welches dieses Rückstellmuster speichert, liegt in der zweiten Zeile, Spalte 0 der Hologrammanordnung. Die Rückstelleinrichtung 24 erregt entsprechende Vorrichtungen im Abtastlaser und leitet dadurch einen kohärenten Laserstrahl auf das Rückstellhologramm in der Hologrammgruppenstelle Null-Null, von wo das Ruckstellmuster als Bild auf das Steuermodul geworfen wird.

Im nächsten Schritt des Systems wird der Startknopf 25 gedrückt Dieser Startknopf wählt entsprechende Einrichtungen im Abtastlaser, wodurch der Strahl durch das Hologramm in der Stelle Null-Null fällt welches das in F i g. 9 gezeigte Muster als BiW auf das Steuermodul wirft Dieses Muster erregt die Einschalteinrichtungen für den Trigger und das UND-Glied, die mit der Übertragung der Adresse von der Konsole 7 auf das

Speicheradreßregister 5 zusammenhängen. Dieses Hulograinm enthält außerdem die Adresse der nächsten Mikroprogrammoperation, und das Bild dieses HoIogrammes wird auf die lichtempfindlichen Trigger-Sctzeinhciten geworfen, die /um Mikroprogramm-Nächste-Adresseregister 13 gehören. Die nächste Mikroprogrammadresse Null-zwei wählt das I lologramm, dessen Musler in Fig. IO gezeigt ist. Das Null-zwci-Mustcr schaltet die UND-Glieder im .Speieheradreßregister 5 ein und adressiert dadurch den Speicher so. daß er das erste Byte der Instruktion in Maschinensprache ausliefert, dessen vier am weitesten links stehenden Bits in das Operationsregister 11 und die vier am weitesten rechts stehenden Bits in die linken Positionen des Datenadreßregisters 50 geleitet werden.

Das Null-zwci-Muster enthält außerdem die näcnsic Mikroprogrammadresse und diese wird auf die Einschalttrigger in das Mikroprogramm-Näehste-Adresseregister 13 geleitet. Die Adresse Null-drei wählt das Hologramm, welches das in Fig. 11 gezeigte Muster enthält. Dieses Muster leitet Licht auf die Einsehalttrigger in der unteren Position des Speicheradreßregisters 4. Dadurch wird der Inhalt des Speicheradreßregisters von Null auf Eins verwandelt und bereitet das System zum Empfang des zweiten Instruktionsbyte vom Speicher 1 vor. Auf ähnliche Weise wird das Hologramm Nuü-vier, dessen Muster in Fig. 12 gezeigt ist, durch das Hologramm Null-drei gewählt und leitet das nächste Byte vom Speicher 1 in die untere Position des üatenadreßregistcrs 5a. Mit der ersten Instruktion im Steuermodul ist der nächste Schritt die Ausführung dieser Instruktion. Die Einleitungsfolge der Mikroprogrammschritte ist beendet, und das nächste Mikroprogramm hängt davon ab. welche Instruktionen in Maschinensprache im Operationsregister 11 stehen. Der Inhalt des Operationsregisters 11 wird durch das Hologramm Null-vier auf das Mikroprogramm-Nächste-Adresseregister 13 übertragen. Von hier wird der Inhalt in das Mikroprogramm-Adreßregister 12 übertragen und decodiert. Das erste Hologramm der Instruktion in Maschinensprache wird dadurch gewählt und die Additionsoperation eingeleitet.

Wenn die erste Mikroprogrammadresse der Maschinensprache in das System eingegeben ist. erhält man die nachfolgenden Mikroprogrammadressen jeweils aus dem vorhergehenden Muster in der oben beschriebenen An.

Mit der Mikroprogramm-Reihenfolge ist der System •ϊ taktgeber verbunden. Der Taktgeber des Systems ist ein Oszillator, der einen Viererring treibt, welcher seinerseits wieder die Mikroprogramm-Adressierung steuert. Der Systemtaktgeber wird durch den Taktgebertrigger ein- und ausgeschaltet.

!' Die Schaltung für die Mikroprogramm-Reihenfolge setzt sich zusammen aus dem Mikroprogramm-Adreßregister 12 und dem Mikroprogramm-Nächste-Adressenregister 13. Diese Anordnung gestattet einen Zugriff zur nächsten Mikroprogrammadrcssc. während das

π laufende Mikroprogramm aktiv ist. Beim Betrieb des Takigebers sielli die Ringposiiion 1 das Mikroprogramm-Nächste-Adresseregister 13 z.urück. Die Ringposition 2 leitet den Inhalt des Mikroprogramm-Adreßregisters 12 in die Decodierschaltung 22, die ihrerseits die entsprechenden Hinrichtungen in dem Laser einschaltet, um ein bestimmtes Hologramm zu wählen. Die Ringposition 3 stellt das Mikroprogramm-Adreßregister 12 zurück. Die Ringposition 4 überträgt die Adresse aus dem Mikroprogramm-Nächste-Adressere-

2^r> gister 13 in das Mikroprogramm-Adreßregister 12.

Bisher wurden die Mikroprogramme zur Eingabe der Additionsinstruktion in den Datenfluß beschrieben, anschließend werden die Mikroprogramme zur Ausführung der durch den Operationscode in der Instruktion

in angegebenen Additionsoperation erklärt, vorher werden jedoch einige Merkmale des Systems sowie verschiedene Funktionen der Mikroprogramme und ihrer Bitstrukturen erklärt.
Die Bauteile des Steuermoduls sind über Datenleitun-

s> gen miteinander verbunden. Diese Datenleitungen sind ein Byte groß und umfassen acht parallele Bits in binärer Schreibweise. Die Maschinensprachinstruktion ist zwei Bytes lang, dabei bezeichnen die vier links stehenden Bits die auszuführende Operation, und die 12 rechts

4(i stehenden Bits werden zur Adressierung von 4096 Speicherstellen benutzt.

Die dem Operationscode zugeordneten vier Bits gestatten 16 Operationen gemäß nachfolgender Aufstellung.

Operation Bits

Funktion

Inhalt der Adresse nach Register A verschieben

Inhalt der Adresse nach Register B verschieben

Addiere A zu B und speichere Ergebnis im Speicher an der

durch Instruktion gegebenen Adressse

Subtrahiere A von Bund speichere Inhalt im Speicher ...

Speichere Kanal 1 Register in Aüre^e im Speicher...

Verschiebe Inhalt der Speicheradresse auf Register Kanal 1 Speichere Inhalt Register Kanal 2 in Speicheradresse ... Verschiebe Kanal 2 Speichere Register Kanal 3 in Speicheradresse Verschiebe Kanal 3 Verzweige nach O auf Speicheradresse ... Prüfe Kanal-Register Prüfe Kanal-Register Prüfe Kanal-Register Verschiebe Inhalt von Register B nach GÄ-Register, angegeben

in Speicheradresse

Verschiebe Inhalt von Register GR, angegeben in Adresse nach

Register B.

0	0000
1	0001
2	0010
3	0011
4	0100
5	0101
6	0110
7	Olli
8	1000
9	1001
10	1010
11	1011
12	1100
13	1101
14	1110

15

1111

Die Tätigkeiten des Steuermodiils bestehen aus der Reihenfolgeordnung für Operationen, Mikroprogramme und aus der Steuerung von arithmetischen, logischen und Eingabe-/Ausgabe-Vorgängen.

Die Instruktionsreihenfolgeordnung erfolgt durch das > 12 Bits große Befehlsadreßregisler 6, eine dazugehörige Zweier-Additionsschaltung, das vier Bits große Operationsregistei 11, das 12 Bits große Speicheradreßregisler 5, eine Abfühlschaltung für das Ende des Mikroprogramms und einen 12 Bits großen Eingang von to der Konsole 7, die alle unter der Steuerung der Mikroprogramm-Reihenfolge laufen.

Um eine Instruktionsfolge einzuleiten, wird die Speicheradresse der ersten Instruktion in die Konsolenschalter (12 Ein/Aus-Schalter) eingegeben. Nach der Rückstellung der Maschine überträgt die Startoperation die Adresse in den Konsolenschaltern sowohl auf das Speicheradreßregister 5 als auch auf das Befehlsregister 6. Von den aus der Speicheradresse erhaltenen 8 Bits werden die vier links stehenden Bits, des Byte auf das Operationsregister 11 und die vier rechts stehenden Bits auf die vier linken Bitpositionen des Datenadreßregisters 5a geleitet. Da die Instruktionsadressen mit einer binären Null beginnen müssen, braucht zur Adressierung des zweiten Bytes dieser ersten Instruktion nur das 2^r> am weitesten rechts stehende Bit des Speicheradreßregisters 5 von binär Null auf binär Eins geändert zu werden. Das geschieht durch einen Lichtimpuls, der auf rine als Setztrigger arbeitende Photoeinheit geleitet wird, die zu dieser Position des Speicheradreßregisters jo gehört. Das zweite Byte der Instruktion wird auf die rechts stehenden acht Bits des Datenadreßregisters 5a geleitet. Die Speicheradresse im Datenadreßregister 5a wird jetzt auf das Speicheradreßregister 5 übertragen und das System zur Ausführung der ersten aus dem J5 Speicher erhaltenen Instruktion vorbereitet. Die von den Konsolenschaltern auf das Befehlsregister 6 übertragene Instruktionsadresse wird durch die Zweieradditionsschaltung erhöht und erhält jetzt die Adresse der nächsten Instruktion. " <to

Das in Fig. 12 gezeigte vorhergehende Hologramm liefert die erste Mikroprogrammadresse auf das Mikroprogramm-Nächste-Adresseregister 13 vom Operationsregisier 11, der Taktring überträgt die Adresse auf das Mikroprogrammregister, und jetzt folgt die Ausführung der Operation. Für die Darstellung wird angenommen, daß die auszuführende Operation wie folgt deliniert ist: »Addiere A zu B und speichere Ergebnis auf der in Instruktion angegebenen Speicheradresse«. Es wird weiter angenommen, daß 1-Byte-Felder zu addieren sind und daß die Daten im Register B aus einer bereits eingegebenen Konstanten bestehen.

Die Adresse des ersten Mikroprogrammes in F i g. 13 wurde in das Mikroprogramm-Register eingegeben, welches entsprechende Signale auf den Abtastlaser-Decodierer liefert. Dieses Mikroprogrammuster schaltet die UND-Glieder auf den Ausgängen des /4-Registers und des ß-Registers ein, wodurch der Inhalt dieser Register in die /tLt/gegeber, wird. Weiterhin werden die Ausgangsregistertrigger der ALU eingeschaltet, so daß das addierte Ergebnis eingegeben werden kann. Dasselbe Mikroprogrammuster sendet eine Mikroprogramm-Folgeadresse auf das Mikroprogramm-Nächste-Adresseregister 13.

Dieses nächste in Fig. 14 gezeigte Mikroprogrammmuster gestattet es, den Inhalt des Speicheradreßregisters auf den Speicheradreßdecodierer zu leiten und eine Speicherstelle zum Schreiben auszuwählen und leitet den Inhalt des /ILty-Ausgangsregisters in das Z-Register, von wo es in den Speicher gelesen wird. Dieses ist das letzte Mikroprogramm in der Instruktion und sendet somit ein Signal für das Ende des Mikroprogramms aus und eine nächste Programmadresse in den Datenfluß. Dieses Signal für das Ende des Mikroprogramms wird von einem Trigger abgefühlt, der eine Zweieraddition zum Instruktionsadreßregister einleitet. Die Mikroprogrammadresse überträgt die nächste Instruktionsadresse auf das Speicheradreßregister, und der Instruktionsfolgezyklus wiederholt sich.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Datenverarbeitungssystem mit einem Hologrammspeicher, der mehrere Steuerwörter umfassende Mikroprogramme enthält, mit mehreren Halbleiterplättchen, die jeweils eine arithmetische logische Einheit, Register, Decoder und Steuereinheiten aus integrierten Halbleiterschaltkreisen enthalten, die durch die Mikroprogramme gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierten Halbleiterschaltkreise in ihren Ausgangsleitungen lichtempfindliche Schaltungseinheiten aufweisen, daß kohärente Lichtstrahlen durch den Hologrammspeicher gesendet werden, wodurch in einem Hologramm gespeicherte Mikroprogramme darstellende Muster auf die lichtempfindlichen Schaltungseinheiten projiziert werden, die durch die von den Hologrammen kommenden Lichtstrahlen geschlossen oder geöffnet werden.

2. Datenverarbeitungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Muster von Lichtstrahlen, die den gespeicherten Hologrammen entsprechen, Lichtablenkvorrichtungen und Masken vorhanden sind.

3. Datenverarbeitungssystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Mikroprogramm durch einen kohärenten Lichtstrahl (21a) innerhalb eines Hologrammspeichers (20) selektiert wird, der von einem Abtaster (21) erzeugt wird, welcher durch einen über die Leitung (23) an ein Mikroprogramm-Adreßregister (12) angeschlossenen Decodierer (22) gesteuert wird.

4. Datenverarbeitungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein UND-Glied eines integrierten Halbleiterschaltkreises aus mindestens zwei an sich bekannten, parallelgeschalteten Dioden (30) in integrierter Technik besteht, die mit den Eingangsklemmen (30a) und einer Leitung (31) mit einer positiven Spannungsquelle und über einen Widerstand mit Erde verbunden sind, wobei in die Leitung (31) eine lichtempfindliche Schaltungseinheit (35) geschaltet ist, die in dem Schaltungsweg eine hohe Impedanz bildet, wenn kein Licht auftritt und andererseits eine niedrige Impedanz, wenn ein Lichtstrahl auftritt.

5. Datenverarbeitungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß integrierte logische Schaltglieder und bistabile Kippschaltungen in ihren Ausgangsleitungen (41, 64) lichtempfindliche Schaltungseinheiten (45, 66) aufweisen, die in Abhängigkeit von Lichtstrahlen das Ausgangssignal weiterleiten oder nicht.